JP2002263873A

JP2002263873A - レーザ加工方法およびレーザ加工装置

Info

Publication number: JP2002263873A
Application number: JP2001060591A
Authority: JP
Inventors: Koji Funemi; 浩司船見; Takaaki Kasai; 孝昭葛西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2001-03-05
Filing date: 2001-03-05
Publication date: 2002-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】レーザ穴形成と連続して効率良くスミア除去
を行うことにより、被加工物へのスミア付着を防止し、
生産性が良く低コストでレーザ加工を行うことができる
レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供する。【解決手段】第１レーザビーム２ｃの照射により被加
工物７上にレーザ穴を形成し、照射スポットの径が第１
レーザビーム２ｃの照射スポットの径より大径でかつ照
射スポットでのエネルギ密度より低い第２レーザビーム
２ｆを、第１レーザビーム２ｃの照射に連動して前記レ
ーザ穴の周囲に照射することにより、レーザ穴加工時に
発生するスミアを除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームによ
って被加工物をレーザ加工するレーザ加工方法およびレ
ーザ加工装置に関し、樹脂材料からなる回路基板などの
被加工物に微小径の穴開け加工を行うものに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】近年の電子機器の高性能化に伴い、回路
基板の小型・軽量化が要求されている。このため回路基
板上のスルーホールまたはブラインドホールは、穴径の
微細化が必須とされ直径２００μｍ以下とする必要が生
じている。このような微小径のレーザ穴加工により、穴
開け加工や切断加工などを行うのは、高エネルギを使用
した熱影響のない高品質なレーザ加工が行える発信波長
が４００ｎｍ以下の紫外領域である紫外レーザが適して
いる。

【０００３】しかしながら、ガラスエポキシ樹脂からな
る回路基板や、ポリイミドからなる樹脂回路基板など、
炭素を多く含む被加工物に対してレーザビームを用いた
レーザ穴形成により、例えば穴開け加工を行うと、回路
基板中に含まれている炭素などの物質が昇華、もしくは
蒸発して、ダストとして空気中に放出される。この空気
中に放出されたダストは、空気中において冷却され、回
路基板の加工穴の周囲、具体的には、回路基板の表面や
スルーホール加工された基板の裏面、穴内部、ブライン
ド加工された穴の底部に付着する。この付着したダスト
はスミアもしくはデブリと呼ばれ、回路基板の絶縁特性
や導電特性などの電気的特性を悪化させるという問題が
あった。

【０００４】そこで従来では、スミアが付着した回路基
板に対しては、減圧されたプラズマ雰囲気中に回路基板
全体を挿入し、回路基板の近傍で電界を発生させて基板
を帯電させて電荷を放出させることによって、分子学的
にスミアを除去していた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記従来の減
圧プラズマ方法では、プラズマ放電のために減圧可能な
真空処理装置が必要となる上、その処理プロセスはバッ
チ処理となるので効率が悪く、連続処理を要する大量生
産には適さず、生産性が非常に悪いという問題がある。
またこの方法では、回路基板の全面に対して処理を行う
ために、その一部分のみを処理したいときでも、１枚の
基板と同じ処理時間や処理コストがかかるという問題も
ある。

【０００６】そこで本発明は上記問題点を解消し、レー
ザ穴加工と連続して付着物であるスミアの除去を行うこ
とにより、被加工物へのスミア付着を防止し、生産性が
良く低コストで効率よくレーザ加工を行うことができる
レーザ加工方法およびレーザ加工装置を提供することを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明のレーザ加工方法は、レーザ発振器から出力さ
れたレーザビームを、集光手段により集光して被加工物
に照射すると共に、前記レーザビームを前記被加工物上
で相対的に移動させることにより被加工物にレーザ加工
を行うレーザ加工方法において、第１レーザビームの照
射により被加工物にレーザ穴加工し、照射スポットの径
が第１レーザビームの照射スポットの径より大径でかつ
照射スポットでのエネルギ密度が第１レーザビームのエ
ネルギ密度より低い第２レーザビームを、第１レーザビ
ームの照射と同時にまたはその照射直後に前記レーザ穴
の周囲に照射することにより、被加工物にレーザ加工す
ることを特徴とする。

【０００８】このレーザ加工方法によれば、第１レーザ
ビームの照射により被加工物にレーザ穴加工を行ったと
きに発生してレーザ穴周囲に付着したスミア（付着物）
を、第２レーザビームを第１レーザビームの照射と同時
またはその照射直後にレーザ穴周囲に照射することによ
り、レーザ穴開け加工やレーザ切断のためのレーザ穴加
工に連続して効率良く除去することができ、生産性を向
上することができると共に、スミア除去処理のために別
装置を用いたりする特別な処理時間や処理コストがかか
らないので、その点においても生産性良く、処理コスト
を低減することができる。また、第２レーザビームのス
ポット径は第１レーザビームのスポット径より大径であ
るのでスミア付着領域をカバーできると共に、エネルギ
密度が低いので、被加工物を加工してしまうことはな
い。

【０００９】上記レーザ加工方法において、レーザ発振
器から出力されたレーザビームを分岐手段により分岐さ
せ、分岐させた一方のレーザビームを集光して第１レー
ザビームとすると共に、前記分岐させた他方のレーザビ
ームを集光して第２レーザビームとしても良いし、また
第１レーザビームと第２レーザビームを、それぞれ別な
レーザ発振器から出力しても良い。

【００１０】上記レーザ加工方法において、レーザ発振
器から出力されたレーザビームを、第１、第２レーザビ
ームに適したスポット径でかつそれぞれの照射スポット
で所定のエネルギ密度となるように集光可能な集光手段
を、レーザビームの光軸に主軸をほぼ合わせて配置すれ
ば好適であり、非球面レンズ等を用いれば１枚の集光手
段でも、レーザ加工用の第１レーザビームとスミア除去
用の第２レーザビームを集光し照射でき、効率良くスミ
アを除去でき、生産性の向上、コスト低減を図ることが
できる。

【００１１】また上記各レーザ加工方法において、第２
レーザビームのスポット径が、第１レーザビームのスポ
ット径に対し、同心円状に約３〜５倍であると好適であ
る。つまり、スミア付着領域が第１レーザビームのスポ
ット径の約３倍であり、それが除去されるのは次のショ
ット時の第２レーザビームの照射によることを考慮して
おり、３倍以下であるとスミアが残ってしまうし、５倍
以上になるとエネルギ効率が悪くなるので、約４倍が最
適である。

【００１２】さらに上記各レーザ加工方法において、第
１レーザビームの照射スポットでのエネルギ密度が被加
工物の加工閾値以上で、かつ第２レーザビームの照射ス
ポットでのエネルギ密度が前記加工閾値以下となるよう
に、各レーザビームのエネルギ密度分布を調整したり、
レーザ穴加工により生じた付着物の付着領域の径をφｄ
_S、第２レーザビームのスポット径をφｄ₂、レーザビ
ームの移動距離をＳとしたときに、２Ｓ＜φｄ₂−φｄ
_Sとなる関係を有するように構成すると好適である。

【００１３】上記目的を達成するために本発明の第１の
レーザ加工装置は、レーザビームを出力するレーザ発振
器と、前記レーザビームを分岐する分岐手段と、分岐さ
れた一方のレーザビームを、被加工物に照射してレーザ
穴加工する第１レーザビームとして集光する第１集光手
段と、前記分岐された他方のレーザビームを、前記レー
ザ穴の周囲に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を
除去する第２レーザビームとして集光する第２集光手段
と、集光された第１、第２レーザビームを連動させつつ
前記被加工物上で相対的に移動させる移動手段とを備え
たことを特徴とする。

【００１４】このレーザ加工装置によれば、レーザ加工
用の第１レーザビームとスミア除去用の第２レーザビー
ムとを分岐手段により分岐させ、さらにそれぞれを集光
する第１集光手段と第２集光手段と、両レーザビームを
連続処理できる移動手段とを備えることにより、大がか
りな真空処理装置等の別装置を必要とせずに、レーザ穴
加工により生じた付着物（スミア）の除去を連続して効
率良く除去することができ、生産性を向上することがで
きると共に、スミア除去処理のために特別な処理時間や
処理コストがかからないので、その点においても生産性
良く、処理コストを低減することができる。

【００１５】上記目的を達成するために本発明の第２の
レーザ加工装置は、レーザビームを出力するレーザ発振
器と、前記レーザビームを、被加工物に照射してレーザ
穴加工する第１レーザビームおよび前記レーザ穴の周囲
に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除去する第
２レーザビームとして集光する集光手段と、集光された
第１、第２レーザビームを連動させつつ前記被加工物上
で相対的に移動させる移動手段とを備え、前記集光手段
は第１集光レンズと第２集光レンズとで構成され、第１
集光レンズの径をφＤ１、第２集光レンズの径をφＤ
２、第２集光レンズに入射されるレーザビームの径をφ
ＤＬとしたときに、φＤ２＞φＤＬ＞φＤ１の関係で、
かつレーザビームの光軸と第１、第２集光レンズの主軸
をほぼ合わせて配置したことを特徴とする。

【００１６】このレーザ加工装置によれば、第１レーザ
ビームとして、第１集光レンズと第２集光レンズとで集
光される中央部ではエネルギ密度が高くなる一方、第２
レーザビームとして、第１集光レンズの周囲の環状のレ
ーザビームを第２集光レンズで集光される周囲では、第
１レーザビームのスポット径より大径となりかつエネル
ギ密度が低くなる。したがって、レーザビームの径と第
１、第２集光レンズの径を所定の配置関係となるよう装
置を設計するだけで、レーザ加工用の第１レーザビーム
とスミア除去用の第２レーザビームを、移動手段により
相対移動させつつ連続して確実に照射でき、大がかりな
真空処理装置等の別装置を必要とせずに、レーザ穴加工
により生じた付着物（スミア）の除去を連続して効率良
く除去することができ、生産性を向上することができる
と共に、スミア除去処理のために特別な処理時間や処理
コストがかからないので、その点においても生産性良
く、処理コストを低減することができる。

【００１７】尚、上記各レーザ加工方法およびレーザ加
工装置は、レーザビームは発振波長が４００ｎｍ以下の
紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもので、被
加工物が樹脂材料のもので好適に実現される。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図１〜図８に示す第１、第２実施例を参照して具体的
に説明する。

【００１９】図１は第１実施例のレーザ加工装置を概略
して示した全体構成図である。１はレーザビーム２ａ
（総称するときはレーザビーム２とする。）を出力する
レーザ発振器、３はレーザビーム２を分岐させるハーフ
ミラー（分岐手段）、４はハーフミラー３を透過したレ
ーザビーム２ｄを反射する全反射ミラー、５はハーフミ
ラー３で反射されたレーザビーム２ｂを集光し、第１レ
ーザビーム２ｃとして樹脂材料からなる回路基板（被加
工物）７に照射する第１集光レンズ（第１集光手段）、
６は全反射ミラー４で反射されたレーザビーム２ｅを集
光し、第２レーザビーム２ｆとして回路基板７に照射す
る第２集光レンズ（第２集光手段）、８は回路基板７を
固定する基板ホルダー、９は基板ホルダー８を搭載して
所定の加工位置へ位置決めするＸＹステージ（移動手
段）である。尚、移動手段は、第１レーザビーム２ｃと
第２レーザビーム２ｆとを連動させつつ回路基板７上で
相対的に移動させるものであればこれに限定されない。

【００２０】図１において、レーザ発振器１から出力さ
れたレーザビーム２ａは、ハーフミラー３で２分岐され
る。まず、ハーフミラー３で反射されたレーザビーム２
ｂは、第１集光レンズ５で集光され第１レーザビーム２
ｃとして回路基板７上に照射されることにより、回路基
板７にレーザ穴１０（図２）を形成する。そして第１レ
ーザビーム２ｃとＸＹステージ９との相対移動により、
レーザ穴１０が連続加工され、回路基板７に加工穴１３
（図３（ｄ））が穴開け加工される。レーザ加工にはこ
のような穴開け加工のほか、ブラインド加工、スクライ
ビング加工などがある。

【００２１】一般に、樹脂材料に対して、熱影響のない
高品質なレーザ加工を行う場合、波長が約４００ｎｍ以
下の紫外レーザを用いてレーザ穴加工を行っている。ま
た紫外レーザは、回路基板の厚みが１００μｍ以下の微
細加工を行う場合にも用いられている。その際に問題と
なるのが、紫外レーザでレーザ加工を行ったときに、樹
脂材料から発生するスミアが、その加工部の周囲に付着
することである。これは、樹脂材料中に含まれている炭
素が昇華、もしくは蒸発して、ダストとして空気中に放
出されて空気中で冷却され、回路基板の加工穴等の周囲
に付着したものである。具体的には、回路基板の表面や
スルーホール加工された基板の裏面、穴内部、ブライン
ド加工された穴の底部に付着する。付着したダストはス
ミアもしくはデブリと呼ばれる。

【００２２】図２（ａ）は、上記構成のレーザ加工装置
を用いたレーザ加工方法により、具体的には第１レーザ
ビーム２ｃの照射によりそのスポット径と同じφ２０μ
ｍのレーザ穴１０加工を行ったときに、レーザ穴１０の
周囲に付着したスミアの状態を示す。１１はそのスミア
付着領域を示している。このスミア付着領域１１はレー
ザ穴１０の径の約３倍のφ６０μｍまで拡がっている。
また、レーザ穴１０近傍はスミア付着量は多く、外側に
拡がるにつれてスミア付着量は少なくなる。また、前記
スミアは、非常に小さい微粉末であり、回路基板上に軽
く積層されているだけである。そのため、そのスミア付
着領域１１にレーザビーム２を照射すると、その照射ス
ポットにおいて非常に低いエネルギ密度でも、スミアを
蒸発・除去することができる。尚、エネルギ密度を低く
設定すると回路基板上を加工してしまうことはない。

【００２３】第１実施例では、このスミア除去として第
２レーザビーム２ｆを用いる。この第２レーザビーム２
ｆは、ハーフミラー３を透過したレーザビーム２ｄを全
反射ミラー４により反射し、さらに第２集光レンズ６に
より集光して回路基板７上のレーザ穴１０の周囲に照射
される。第２レーザビーム２ｆの照射スポットの径は図
２（ｂ）に示すように、第１レーザビーム２ｃのスポッ
ト径（レーザ穴径）φ２０μｍの約４倍のφ８０μｍと
設定され、照射面積もそれと同じになる。これは後述す
るように、２ショット目の第２レーザビーム２ｆが１シ
ョット目の第１レーザビーム２ｃの照射により付着した
スミア（スミア付着領域１１はφ６０μｍ）をカバーで
きる範囲に設定している。また照射スポットでのエネル
ギ密度は、スミアを蒸発・除去するのに必要なエネルギ
密度以上、つまり後述するエネルギ密度分布での加工閾
値以上で、かつ回路基板７に対しては加工されない加工
閾値以下に設定している。そのため、図２（ｃ）に示す
ように、スミアだけを綺麗に除去することができる。
尚、回路基板７が少し程度なら加工されてもよい場合に
は、生産性向上のため、前記加工閾値以上に第２レーザ
ビーム２ｆのエネルギ密度を高く設定してスミアを除去
してもよい。

【００２４】次に、レーザ加工のうち穴開け加工を１事
例として挙げて具体的に説明する。

【００２５】レーザ加工装置の構成は図１で示した構成
と同じであるので、同図を用いて同符号により説明す
る。レーザ発振器１としては、Ｎｄ：ＹＡＧレーザ発振
器の第３次高調波を使用する。そのときの発振波長は、
紫外領域の３５５ｎｍである。更に、音響光学素子を用
いて変調をかけてパルス状にレーザ発振を行う。このレ
ーザ発振器１から出力されたレーザビーム２ａは、ハー
フミラー３でその前記出力の約半分のレーザビーム２ｂ
だけ反射され、残り半分のレーザビーム２ｄは透過す
る。反射されたレーザビーム２ｂは、第１集光レンズ５
でスポット径φ２０μｍに集光される。本事例では、回
路基板７として、厚み５０μｍのポリイミド樹脂を使用
している。

【００２６】レーザ発振器１から出力されるレーザビー
ム２を発振させながら、回路基板７を搭載しているＸＹ
ステージ９を円形に移動させることにより、スポット径
φ２０μｍより大きな穴開け加工を行うことができる。
例えば、ＸＹステージ９をφ１８０μｍの円運動をさせ
れば、スポット径がφ２０μｍであるので、最終的には
φ２００μｍの加工穴１３（図３（ｄ））をレーザ加工
することができる。

【００２７】そのときのレーザ穴１０加工とそれを用い
た加工穴１３の穴開け加工の工程を、図３（ａ）〜
（ｄ）に順に示す。図３（ａ）は、第１レーザビーム２
ｃを１ショット照射したときのレーザ穴１０を示してい
る。同図において、矢印は、ＸＹステージ９の動作を示
している。図３（ｂ）は、ＸＹステージ９が１／２周し
た後のレーザ穴１０の連続加工状況を示している。図３
（ｃ）は、ＸＹステージ９が１周した後のレーザ穴１０
の連続加工状況を示し、中央部の円形状のカス１２が抜
け落ちる直前の状態である。そして、そのカス１２が抜
け落ちた結果、図３（ｄ）に示すように、φ２００μｍ
の加工穴１３の穴開け加工が完了する。その完了と共
に、ＸＹステージ９の移動、レーザ発振器１の出力も完
了する。本事例では、１パルス当たりのエネルギ５０μ
Ｊで、１周で加工穴１３の穴開け加工を行っているが、
１パルス当たりのエネルギをもっと下げて、何周かで、
前記穴開け加工を行ってもよい。ただし最低限でも、回
路基板７であるポリイミド基板が加工されるのに必要な
エネルギ（１μＪ）を、照射しなければならない。

【００２８】一方、ハーフミラー３を透過してきたレー
ザビーム２ｄは、全反射ミラー４で反射された後に第２
集光レンズ６で集束されて、第２レーザビーム２ｆとし
てレーザ穴１０の周囲に照射される。従って、第２レー
ザビーム２ｆの照射範囲１４（図２（ｂ））は、レーザ
穴１０の周囲に付着するスミア付着領域１１よりも大き
くなる。

【００２９】第１実施例では、第１レーザビーム２ｃの
１ショットでのスミア付着領域１１は約φ６０μｍであ
った。そのため、スミア除去用のレーザ照射範囲１４つ
まり第２レーザビーム２ｆのスポット径は、図２（ｂ）
に示すようにφ８０μｍとした。レーザ穴１０（第１レ
ーザビーム２ｃのスポット径）、スミア付着領域１１、
スミア除去用のレーザ照射範囲１４（第２レーザビーム
２ｆのスポット径）との３者関係は図２（ｂ）で明らか
であり、また、ＸＹステージ９の移動中の各部分の関係
は後述する図４（ａ）〜（ｃ）で明らかである。

【００３０】尚、実際には、穴開け加工用の第１レーザ
ビーム２ｃとスミア除去用の第２レーザビーム２ｆが同
時に照射されている。ところが、回路基板７にスミアが
付着するのは、第１レーザビーム２ｃが照射された後で
あり、当然、第２レーザビーム２ｆが照射された後であ
る。つまり、図４（ａ）に示すように、１ショット目の
第１レーザビーム２ｃでレーザ穴１０を形成し、その形
成時に発生したスミアは、図４（ｂ）に示すように、２
ショット目の第２レーザビーム２ｆで除去される。図４
の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）はそれぞれ、１ショット目、
２ショット目、３ショット目を示している。このよう
に、１ショット目で発生したスミアは、２ショット目の
第２レーザビーム２ｆで除去されると共に、２穴目のレ
ーザ穴１０が第１レーザビーム２ｃにより形成され、同
時にスミアが発生して回路基板７に付着する。３ショッ
ト目も、それと同様である。このようにして、レーザ穴
１０の加工時に発生するスミアは、ＸＹステージ９の移
動に伴い次のレーザ穴加工時に順に除去されていく。

【００３１】上記事例では、１台のレーザ発振器１から
レーザビーム２を分岐して、レーザ穴１０の形成とスミ
ア除去の両方に使用していたが、必ずしも、１台のレー
ザ発振器１で行う必要はなく、２台以上を用いて行って
もよい。

【００３２】またスミア付着領域１１の範囲は、最大で
もレーザ穴１０の径の３倍であるため、スミア除去用の
レーザ照射範囲１４（第２レーザビーム２ｆのスポット
径）は、レーザ穴１０（第１レーザビーム２ｃのスポッ
ト径）の約４倍に設定している。またスミア付着領域１
１の径をφｄ_S、第２レーザビーム２ｆのスポット径を
φｄ₂、第１、第２レーザビーム２ｃ、２ｆの移動距離
をＳとしたときに、２Ｓ＜φｄ₂−φｄ_Sとなる関係を
有するように構成すると好適である。

【００３３】次に本発明の第２実施例について、図５〜
図８を参照して具体的に説明する。

【００３４】図５は第２実施例のレーザ加工装置を概略
して示した全体構成図である。尚、図１に示した第１実
施例と同様の部分については同符号を付して説明する。
１はレーザビーム２ａ（総称するときはレーザビーム２
とする。）を出力するレーザ発振器、４はレーザビーム
２ａを反射する全反射ミラー、８は回路基板７を固定す
る基板ホルダー、９は基板ホルダー８を搭載して所定の
加工位置への位置決めするＸＹステージ（移動手段）で
ある。

【００３５】１５と１６は全反射ミラーで反射されたレ
ーザビーム２ｇの下流側に向けてレーザビーム２ｇの光
軸に主軸をほぼ合わせて順に配置される第１集光レン
ズ、第２集光レンズである。第２実施例では、第１集光
レンズ１５の径は、第２集光レンズ１６の径よりも小さ
く設定され、図５で示せば、第１集光レンズ１５が第２
集光レンズ１６よりも上方つまりレーザ発振器１に近
く、第２集光レンズ１６が回路基板７に近く配置されて
いる。

【００３６】この２種類の第１集光レンズ１５と第２集
光レンズ１６とレーザビーム２との関係を図６に示す。
図６において、第２集光レンズ１６へのレーザビーム２
ｇのレーザビーム径をφＤＬとし、第１集光レンズ１５
のレンズ径をφＤ１とし、第２集光レンズ１６のレンズ
径をφＤ２とすると、第２実施例では、 φＤ２＞φＤＬ＞φＤ１の関係式で表される。

【００３７】レーザビーム２ｇのうち、φＤ１（第１集
光レンズ１５のレンズ径Ｄ１）分のレーザビーム２ｈだ
けが、第１集光レンズ１５で集光される。それ以外の第
１集光レンズ１５の周囲の環状のレーザビーム２ｉ（φ
Ｄ１以上、φＤＬ以下のレーザビーム成分）は、第１集
光レンズ１５で集光されないでそのまま通過して第２集
光レンズ１６で集光され、回路基板７のレーザ穴１０周
囲に照射されるレーザビーム２ｊ（これがダスト除去用
の第２レーザビームであるので以下、第２レーザビーム
２ｊとする。）となる。

【００３８】一方、レーザビーム２ｈは第１集光レンズ
１５で集光されて２ｌとなり、更に第２集光レンズ１６
で集光され、回路基板７に照射されてレーザビーム２ｋ
となる。この２種類のレンズを通ってきたレーザビーム
２ｋ（これがレーザ穴加工用の第１レーザビームである
ので以下、第１レーザビーム２ｋとする。）が集光する
照射スポット位置に、被加工物である回路基板７を位置
決め設定しておく。

【００３９】第２実施例のレーザ穴の形成時のスミア付
着領域１１とスミア除去用のレーザ照射範囲１４は、第
１実施例と同様であるので、図２の（ａ）〜（ｂ）を参
照する。

【００４０】第１レーザビーム２ｋのスポット径は約φ
２０μｍとなり、レーザ穴１０の径も同じとなる。そし
てその周囲の約φ６０μｍのスミア付着領域１１にスミ
アが付着していた。また、第１集光レンズ１５で集光さ
れないでそのまま通過して第２集光レンズ１６で集光さ
れた第２レーザビーム２ｊのスポット径（レーザ照射範
囲１４）は、スミア付着領域１１よりも大きく約φ８０
μｍとなる。こうした大きさの関係となるように、第１
集光レンズ１５と第２集光レンズ１６およびその配置を
あらかじめ設計しておく。

【００４１】また回路基板７上の照射スポットでのエネ
ルギ密度分布を図７と図８に示す。図７では、その中央
部の円内が、２種類の集光レンズ（第１集光レンズ１５
と第２集光レンズ１６）を通過してきた第１レーザビー
ム２ｋで照射されるレーザ穴加工用のレーザ照射範囲１
７で、約φ２０μｍである。外側の円内が、第２集光レ
ンズ１６のみを通過してきた第２レーザビーム２ｊで照
射されるスミア除去用のレーザ照射範囲１４で、約φ８
０μｍである。図８は、図７をＡーＡ線で断面した状態
で照射スポットでのエネルギ密度分布を表している。図
８から分かるように、中央部のレーザ照射範囲１７でエ
ネルギ密度が高く、その周囲のレーザ照射範囲１４で低
くなっている。また、この分布図において、１点鎖線Ｂ
−Ｂ線が、回路基板７の加工閾値であり、２点鎖線Ｃ−
Ｃ線が、スミア除去のための加工閾値である。つまり、
中央部のレーザ照射範囲１７の回路基板７だけがレーザ
加工され、その周囲はレーザ加工されずにスミアだけが
除去される。

【００４２】第２実施例では、第１集光レンズ１５が、
第２集光レンズ１６の上方にあったが、かならずしも上
方にある必要はなく、最終結果として、図８に示された
エネルギ密度分布を満足するような集光手段を設計すれ
ばよい。また、非球面レンズなどを用いれば、１枚の集
光レンズでもそれを実現できる。

【００４３】尚、上記各実施例では、穴開け加工を取り
上げたが、レーザ穴の形成によりレーザ加工を行うもの
であれば、それ以外に、ブラインド加工、スクライブ加
工、切断加工などのレーザ加工一般に対して適用可能で
ある。

【００４４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、第
１レーザビームによる被加工物上へのレーザ穴加工と連
続して、そのときに生じた付着物（スミア）を、第２レ
ーザビームの照射により効率良く除去することにより、
被加工物へのスミア付着を防止し、生産性が良く低コス
トでレーザ加工を行うことができるレーザ加工方法およ
びレーザ加工装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の全体構成を示す縦断側面
図。

【図２】本発明の実施例におけるレーザ穴加工時のスミ
ア付着領域とレーザ照射範囲を示す平面図。

【図３】本発明の第１実施例におけるレーザ穴加工とそ
れを用いた穴開け加工の工程を順に示す平面図。

【図４】同実施例におけるレーザ穴加工およびスミア除
去を連続して示す平面図。

【図５】本発明の第２実施例の全体構成を示す縦断側面
図。

【図６】同実施例における集光手段とレーザビームとの
関係を示す縦断側面図。

【図７】同実施例におけるレーザビームの照射範囲とそ
の照射スポットでのエネルギ密度を示す平面図。

【図８】図７をＡ−Ａ線で断面した状態でエネルギ密度
分布を示す断面図。

【符号の説明】

１レーザ発振器２レーザビーム２ｃ、２ｋ第１レーザビーム２ｆ、２ｊ第２レーザビーム３ハーフミラー（分岐手段）５、１５第１集光レンズ（集光手段）６、１６第２集光レンズ（集光手段）７回路基板（被加工物）９ＸＹステージ（移動手段）１０レーザ穴１１スミア付着領域１３加工穴１４スミア除去用のレーザ照射範囲１７レーザ穴形成用のレーザ照射範囲

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２３Ｋ 26/14 Ｂ２３Ｋ 26/14 ＺＨ０５Ｋ 3/00 Ｈ０５Ｋ 3/00 Ｎ // Ｂ２３Ｋ 101:42 Ｂ２３Ｋ 101:42

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを、集光手段により集光して被加工物に照射すると共
に、前記レーザビームを前記被加工物上で相対的に移動
させることにより被加工物にレーザ加工を行うレーザ加
工方法において、第１レーザビームの照射により被加工
物にレーザ穴加工し、照射スポットの径が第１レーザビ
ームの照射スポットの径より大径でかつ照射スポットで
のエネルギ密度が第１レーザビームのエネルギ密度より
低い第２レーザビームを、第１レーザビームの照射と同
時にまたはその照射直後に前記レーザ穴の周囲に照射す
ることにより、被加工物にレーザ加工することを特徴と
するレーザ加工方法。
【請求項２】レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを分岐手段により分岐させ、分岐させた一方のレーザ
ビームを集光して第１レーザビームとすると共に、前記
分岐させた他方のレーザビームを集光して第２レーザビ
ームとする請求項１記載のレーザ加工方法。
【請求項３】第１レーザビームと第２レーザビーム
を、それぞれ別なレーザ発振器から出力する請求項１記
載のレーザ加工方法。
【請求項４】レーザ発振器から出力されたレーザビー
ムを、第１、第２レーザビームに適したスポット径でか
つそれぞれの照射スポットで所定のエネルギ密度となる
ように集光可能な集光手段を、レーザビームの光軸に主
軸をほぼ合わせて配置する請求項１記載のレーザ加工方
法。
【請求項５】第２レーザビームのスポット径が、第１
レーザビームのスポット径に対し、同心円状に約３〜５
倍である請求項１から４までの何れか１項に記載のレー
ザ加工方法。
【請求項６】第１レーザビームの照射スポットでのエ
ネルギ密度が被加工物の加工閾値以上で、かつ第２レー
ザビームの照射スポットでのエネルギ密度が前記加工閾
値以下となるように、各レーザビームのエネルギ密度分
布を調整する請求項１から５までの何れか１項に記載の
レーザ加工方法。
【請求項７】レーザビームは発振波長が４００ｎｍ以
下の紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもので
あり、被加工物が樹脂材料のものである請求項１から６
までの何れか１項に記載のレーザ加工方法。
【請求項８】レーザ穴加工により生じた付着物の付着
領域の径をφｄ_S、第２レーザビームのスポット径をφ
ｄ₂、レーザビームの移動距離をＳとしたときに、２Ｓ
＜φｄ₂−φｄ_Sとなる関係を有する請求項１から７ま
での何れか１項に記載のレーザー加工方法。
【請求項９】レーザビームを出力するレーザ発振器
と、前記レーザビームを分岐する分岐手段と、分岐され
た一方のレーザビームを、被加工物に照射してレーザ穴
加工する第１レーザビームとして集光する第１集光手段
と、前記分岐された他方のレーザビームを、前記レーザ
穴の周囲に照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除
去する第２レーザビームとして集光する第２集光手段
と、集光された第１、第２レーザビームを連動させつつ
前記被加工物上で相対的に移動させる移動手段とを備え
たことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１０】レーザビームを出力するレーザ発振器
と、前記レーザビームを、被加工物に照射してレーザ穴
加工する第１レーザビームおよび前記レーザ穴の周囲に
照射してレーザ穴加工時に生じた付着物を除去する第２
レーザビームとして集光する集光手段と、集光された第
１、第２レーザビームを連動させつつ前記被加工物上で
相対的に移動させる移動手段とを備え、前記集光手段は
第１集光レンズと第２集光レンズとで構成され、第１集
光レンズの径をφＤ１、第２集光レンズの径をφＤ２、
第２集光レンズに入射されるレーザビームの径をφＤＬ
としたときに、φＤ２＞φＤＬ＞φＤ１の関係で、かつ
レーザビームの光軸と第１、第２集光レンズの主軸をほ
ぼ合わせて配置したことを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項１１】レーザビームは発振波長が４００ｎｍ
以下の紫外領域であるレーザ発振器から出力されるもの
であり、被加工物が樹脂材料のものである請求項９また
は１０記載のレーザ加工装置。